JP7472479B2 - Power generation system and power conversion device - Google Patents
Power generation system and power conversion device Download PDFInfo
- Publication number
- JP7472479B2 JP7472479B2 JP2019221801A JP2019221801A JP7472479B2 JP 7472479 B2 JP7472479 B2 JP 7472479B2 JP 2019221801 A JP2019221801 A JP 2019221801A JP 2019221801 A JP2019221801 A JP 2019221801A JP 7472479 B2 JP7472479 B2 JP 7472479B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- conversion unit
- capacitor
- power generation
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
この発明は、発電システムおよび電力変換装置に関し、特に、発電部により発電された電力を変換する電力変換部を備える発電システムおよび電力変換装置に関する。 This invention relates to a power generation system and a power conversion device, and in particular to a power generation system and a power conversion device that includes a power conversion unit that converts the power generated by a power generation unit.
従来、発電部により発電された電力を変換する電力変換部を備える発電システムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。 Conventionally, a power generation system is known that includes a power conversion unit that converts the power generated by the power generation unit (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献１では、燃料電池本体（発電部）から発生した直流電流を交流電流に変換する直交変換装置（電力変換部）を備える燃料電池発電装置（発電システム）が開示されている。この燃料電池発電装置では、外部電源から電力を供給しなくても燃料電池の制御を可能とするために、制御機器に電力を供給する蓄電池を備えている。これにより、外部電源の電力の供給に不具合が生じた場合にも、蓄電池からの電力供給により燃料電池本体の動作を停止させる停止制御を行うことが可能である。
The above-mentioned
上記特許文献１の燃料電池発電装置（発電システム）では、外部電源の電力の供給に不具合が生じた場合にも、蓄電池からの電力供給により燃料電池本体（発電部）の停止制御を行うことが可能であるものの、別途蓄電池を設ける必要がある。そこで、蓄電池を別途設けることなく、外部電源の電力の供給に不具合が生じた異常時でも、発電部の動作を停止させる停止制御を行うことが可能な発電システムが望まれている。
In the fuel cell power generation device (power generation system) of
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、蓄電池を別途設けることなく、外部電源の電力の供給に不具合が生じた異常時でも、発電部の動作を停止させる停止制御を行うことが可能な発電システムおよび電力変換装置を提供することである。 This invention has been made to solve the problems described above, and one objective of the invention is to provide a power generation system and power conversion device that can perform stop control to stop the operation of the power generation unit even in the event of an abnormality in which a problem occurs in the supply of power from an external power source, without the need for a separate storage battery.
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による発電システムは、発電を行う発電部と、コンデンサを含み、発電部により発電された電力を変換する電力変換部と、発電部の制御を行う制御部と、異常時に電力変換部のコンデンサの電力を、発電を停止させる制御が終了するまで制御部に供給する電力供給回路と、を備え、制御部は、起動時または停止時に外部電源から電力が供給され、起動時または停止時に外部電源の異常が発生した場合に、電力供給回路を介して電力変換部のコンデンサから電力が供給されるように構成されている。 In order to achieve the above-mentioned object, a power generation system according to a first aspect of the present invention comprises a power generation unit that generates power, a power conversion unit that includes a capacitor and converts the power generated by the power generation unit, a control unit that controls the power generation unit, and a power supply circuit that supplies power from the capacitor of the power conversion unit to the control unit in the event of an abnormality until control to stop power generation is terminated , and the control unit is configured to receive power from an external power source at start-up or stop-down, and to receive power from the capacitor of the power conversion unit via the power supply circuit if an abnormality occurs in the external power source at start-up or stop-down .
この発明の第１の局面による発電システムは、上記のように、異常時に電力変換部のコンデンサの電力を制御部に供給する電力供給回路を設ける。これにより、外部電源の電力の供給に不具合が生じた場合でも、電力変換部のコンデンサから制御部に電力を供給することができる。その結果、蓄電池を別途設けることなく、外部電源の電力の供給に不具合が生じた異常時でも、発電部の動作を停止させる停止制御を行うことができる。 As described above, the power generation system according to the first aspect of the present invention is provided with a power supply circuit that supplies power from the capacitor of the power conversion unit to the control unit in the event of an abnormality. This allows power to be supplied from the capacitor of the power conversion unit to the control unit even in the event of a malfunction in the power supply from the external power source. As a result, it is possible to perform stop control to stop the operation of the power generation unit even in the event of an abnormality in which a malfunction occurs in the power supply from the external power source, without providing a separate storage battery.
上記第１の局面による発電システムにおいて、好ましくは、電力変換部のコンデンサは、変換する電力を平滑化する平滑コンデンサである。このように構成すれば、電力の平滑化に用いる電力変換部の平滑コンデンサに蓄えられた電力を、異常時に制御部に供給することができる。 In the power generation system according to the first aspect, the capacitor of the power conversion unit is preferably a smoothing capacitor that smoothes the power to be converted. With this configuration, the power stored in the smoothing capacitor of the power conversion unit used to smooth the power can be supplied to the control unit in the event of an abnormality.
上記第１の局面による発電システムにおいて、好ましくは、発電部は、燃料ガスが供給されて、燃料ガスを化学反応させることにより発電を行う燃料電池を含み、制御部は、燃料電池への燃料ガスの供給を制御するとともに、異常時に電力供給回路を介して電力変換部のコンデンサから電力が供給されて燃料電池への燃料ガスの供給を停止する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、燃料電池の起動時、発電時または停止時に、異常が発生した場合でも、電力変換部のコンデンサからの電力により駆動する制御部により燃料ガスの供給を確実に停止させることができる。 In the power generation system according to the first aspect, preferably, the power generation unit includes a fuel cell that is supplied with fuel gas and generates power by chemically reacting the fuel gas, and the control unit is configured to control the supply of fuel gas to the fuel cell and, in the event of an abnormality, control the supply of fuel gas to the fuel cell by supplying power from the capacitor of the power conversion unit via the power supply circuit. With this configuration, even if an abnormality occurs when the fuel cell is started up, generating power, or stopped, the supply of fuel gas can be reliably stopped by the control unit driven by power from the capacitor of the power conversion unit.
上記第１の局面による発電システムでは、制御部は、起動時または停止時に外部電源から電力が供給され、起動時または停止時に外部電源の異常が発生した場合に、電力供給回路を介して電力変換部のコンデンサから電力が供給されるように構成されている。これにより、起動時または停止時に外部電源に異常が発生した場合に、制御部への電力の供給元を外部電源から電力変換部のコンデンサに切り替えて、制御部への電力の供給を継続することができるので、起動時または停止時に制御部による発電部の制御を継続して行うことができる。 In the power generation system according to the first aspect, the control unit is configured to receive power from the external power source at startup or shutdown, and to receive power from the capacitor of the power conversion unit via the power supply circuit if an abnormality occurs in the external power source at startup or shutdown. This allows the source of power supply to the control unit to be switched from the external power source to the capacitor of the power conversion unit to continue supplying power to the control unit if an abnormality occurs in the external power source at startup or shutdown, thereby allowing the control unit to continue controlling the power generation unit at startup or shutdown.
この場合、好ましくは、制御部は、起動時または停止時に外部電源から供給される電力の電力値の異常に基づいて、外部電源との接続を切り離すとともに、電力供給回路を制御して、電力変換部のコンデンサから電力が供給されるように制御するように構成されている。このように構成すれば、外部電源から供給される電力の電力値の異常に基づいて、起動時または停止時に制御部の電力の供給源を迅速に電力変換部のコンデンサに切り替えることができる。 In this case, the control unit is preferably configured to disconnect the external power source based on an abnormality in the power value of the power supplied from the external power source at startup or shutdown, and to control the power supply circuit so that power is supplied from the capacitor of the power conversion unit. With this configuration, the power supply source of the control unit can be quickly switched to the capacitor of the power conversion unit at startup or shutdown based on an abnormality in the power value of the power supplied from the external power source.
上記第１の局面による発電システムにおいて、好ましくは、外部電源から制御部へ電力を供給するための供給経路を備え、起動時に供給経路を介して、外部電源から電力変換部のコンデンサに電力を供給する充電回路をさらに備え、電力供給回路および充電回路は、電力変換部のコンデンサと制御部との間に並列に設けられている。このように構成すれば、起動時に充電回路を介して電力変換部のコンデンサに充電することができるので、起動途中に異常が発生した場合でも、電力変換部のコンデンサに充電された電力を充電回路と並列に設けられた電力供給回路を介して制御部に供給することができる。 In the power generation system according to the first aspect, the power generation system preferably includes a supply path for supplying power from an external power source to the control unit, and further includes a charging circuit for supplying power from the external power source to the capacitor of the power conversion unit via the supply path at startup, the power supply circuit and the charging circuit being provided in parallel between the capacitor of the power conversion unit and the control unit. With this configuration, the capacitor of the power conversion unit can be charged via the charging circuit at startup, so that even if an abnormality occurs during startup, the power charged in the capacitor of the power conversion unit can be supplied to the control unit via the power supply circuit provided in parallel with the charging circuit.
上記第１の局面による発電システムにおいて、好ましくは、電力変換部は、発電部により発電された直流電力の電圧を変換する第１変換部と、第１変換部から出力される直流電力を交流電力に変換する第２変換部とを含み、電力変換部のコンデンサは、第１変換部および第２変換部の間に設けられ、異常時に制御部に直流電力を供給するように構成されている。このように構成すれば、電力変換部のコンデンサから供給する電力を直流に変換することなく、そのまま制御部に供給することができる。 In the power generation system according to the first aspect, the power conversion unit preferably includes a first conversion unit that converts the voltage of the DC power generated by the power generation unit, and a second conversion unit that converts the DC power output from the first conversion unit into AC power, and the capacitor of the power conversion unit is provided between the first conversion unit and the second conversion unit and is configured to supply DC power to the control unit in the event of an abnormality. With this configuration, the power supplied from the capacitor of the power conversion unit can be supplied to the control unit as is without being converted to DC.
この発明の第２の局面による電力変換装置は、コンデンサを含み、発電部により発電された電力を変換する電力変換部と、発電部の制御を行う制御部と、異常時に電力変換部のコンデンサの電力を、発電を停止させる制御が終了するまで制御部に供給する電力供給回路と、を備え、制御部は、起動時または停止時に外部電源から電力が供給され、起動時または停止時に外部電源の異常が発生した場合に、電力供給回路を介して電力変換部のコンデンサから電力が供給されるように構成されている。 A power conversion device according to a second aspect of the present invention comprises a power conversion unit including a capacitor for converting power generated by a power generation unit, a control unit for controlling the power generation unit, and a power supply circuit for supplying power from the capacitor of the power conversion unit to the control unit in the event of an abnormality until control to stop power generation is terminated , and the control unit is configured to receive power from an external power source at start-up or stop-down, and to receive power from the capacitor of the power conversion unit via the power supply circuit if an abnormality occurs in the external power source at start-up or stop-down .
この発明の第２の局面による電力変換装置は、上記のように、異常時に電力変換部のコンデンサの電力を制御部に供給する電力供給回路を設ける。これにより、外部電源の電力の供給に不具合が生じた場合でも、電力変換部のコンデンサから制御部に電力を供給することができる。その結果、蓄電池を別途設けることなく、外部電源の電力の供給に不具合が生じた異常時でも、発電部の動作を停止させる停止制御を行うことができる。 As described above, the power conversion device according to the second aspect of the present invention is provided with a power supply circuit that supplies power from the capacitor of the power conversion unit to the control unit in the event of an abnormality. This allows power to be supplied from the capacitor of the power conversion unit to the control unit even in the event of a malfunction in the power supply from the external power source. As a result, it is possible to perform stop control to stop the operation of the power generation unit even in the event of an abnormality in which a malfunction occurs in the power supply from the external power source, without providing a separate storage battery.
本発明によれば、上記のように、蓄電池を別途設けることなく、外部電源の電力の供給に不具合が生じた異常時でも、発電部の動作を停止させる停止制御を行うことができる。 As described above, according to the present invention, even in the event of an abnormality in which a problem occurs with the supply of power from an external power source, it is possible to perform stop control to stop the operation of the power generation unit without providing a separate storage battery.
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
図１および図２を参照して、本実施形態による発電システム１００の構成について説明する。
The configuration of the
（発電システムの構成）
図１に示すように、発電システム１００は、発電部１０を備えている。発電部１０は、燃料ガス（水素）が供給されて、燃料ガスを化学反応させることにより発電を行う燃料電池（Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）からなる。
(Power generation system configuration)
As shown in Fig. 1, the
また、発電システム１００は、電力変換部２０を備えている。電力変換部２０は、発電部１０により発電された電力を変換するように構成されている。具体的には、電力変換部２０は、発電部１０により発電された直流電力を交流電力に変換するように構成されている。電力変換部２０は、電力変換に用いるコンデンサ２１を含んでいる。コンデンサ２１は、変換する電力を平滑化する平滑コンデンサである。また、電力変換部２０は、図２に示すように、発電部１０により発電された直流電力の電圧を変換する第１変換部２２と、第１変換部２２から出力される直流電力を交流電力に変換する第２変換部２３とを含んでいる。
The
また、発電システム１００は、制御装置３０を備えている。制御装置３０は、発電部１０の制御を行うように構成されている。具体的には、制御装置３０は、補機４０を制御することにより、発電部１０の発電動作を制御するように構成されている。また、制御装置３０は、電力変換部２０を制御するように構成されている。なお、制御装置３０は、特許請求の範囲の「制御部」の一例である。
The
また、発電システム１００は、制御装置３０に電力を供給する制御電源３１を備えている。具体的には、制御電源３１は、外部電源５０または発電部１０から供給される電力を、制御装置３０に供給するように構成されている。
The
また、発電システム１００は、補機４０を備えている。補機４０は、発電部１０に気体や液体などを導入するように構成されている。たとえば、補機４０は、発電部１０に燃料ガス（水素）を供給する装置を含む。補機４０は、外部電源５０または発電部１０から電力が供給されて駆動するように構成されている。
The
また、発電システム１００は、外部電源５０に接続されている。外部電源５０は、商用電力系統である。また、発電システム１００は、外部電源５０に接続（系統連系）して、電力を発電するように構成されている。つまり、発電システム１００は、外部電源５０から交流電力が供給されるとともに、外部電源５０に交流電力を供給する。
The
また、発電システム１００は、外部電源５０から供給される電力の電力値を測定する電力測定部５１が設けられている。電力測定部５１は、外部電源５０の交流電圧の実効値を測定する。また、電力測定部５１は、測定結果を制御装置３０に送信するように構成されている。
The
ここで、本実施形態では、発電システム１００は、図２に示すように、異常時に電力変換部２０のコンデンサ２１の電力を制御装置３０に供給する電力供給回路６０を備えている。電力供給回路６０は、スイッチ６１を含んでいる。スイッチ６１は、たとえば、磁石の動作により回路を開閉するマグネットコンダクタである。
In this embodiment, as shown in FIG. 2, the
また、本実施形態では、発電システム１００は、起動時に外部電源５０から電力変換部２０のコンデンサ２１に電力を供給する充電回路７０を備えている。充電回路７０は、スイッチ７１と、抵抗７２とを含んでいる。スイッチ７１は、たとえば、マグネットコンダクタである。
In addition, in this embodiment, the
電力供給回路６０および充電回路７０は、電力変換部２０のコンデンサ２１と制御装置３０との間に並列に設けられている。つまり、充電時には抵抗７２を含む充電回路７０に電気が流れる。また、コンデンサ２１から制御装置３０に電力を供給する時には、抵抗を含まない電力供給回路６０に電気が流れる。
The
また、発電システム１００は、電力変換部２０および外部電源５０の間に、トランス８１と、スイッチ８２と、スイッチ８３とが設けられている。トランス８１は、電力変換部２０から出力される交流電力を変圧するように構成されている。スイッチ８２および８３は、たとえば、磁石の動作により回路を開閉するマグネットコンダクタである。
The
また、発電システム１００は、制御電源３１および外部電源５０の間に、トランス８４と、整流回路８５とが設けられている。また、整流回路８５と、制御電源３１との間には、コンデンサ８６が設けられている。トランス８１は、外部電源５０から供給される交流電力を変圧するように構成されている。整流回路８５およびコンデンサ８６は、トランスから出力される交流電力を整流して直流電力にするように構成されている。整流回路８５およびコンデンサ８６により整流された直流電力は、制御電源３１またはコンデンサ２１に供給される。
The
制御装置３０は、起動時または停止時に外部電源５０から電力が供給され、起動時または停止時に外部電源５０の異常が発生した場合に、電力供給回路６０を介して電力変換部２０のコンデンサ２１から電力が供給されるように構成されている。
The
また、制御装置３０は、通常運転時に、電力変換部２０を介して発電部１０から電力が供給されるように構成されている。
The
また、制御装置３０は、発電部１０への燃料ガスの供給を制御するように構成されている。また、制御装置３０は、異常時に電力供給回路６０を介して電力変換部２０のコンデンサ２１から電力が供給されて発電部１０への燃料ガスの供給を停止する制御を行うように構成されている。具体的には、制御装置３０は、補機４０を制御することにより、発電部１０への燃料ガスの供給を制御する。そして、外部電源５０から電力が供給されない異常時において、補機４０を制御することにより発電部１０への燃料ガスの供給を停止する制御を行う。これにより、燃料ガスの供給を確実に停止させて発電を停止させることができる。
The
また、制御装置３０は、起動時または停止時に外部電源５０から供給される電力の電力値の異常に基づいて、外部電源５０との接続を切り離すとともに、電力供給回路６０を制御して、電力変換部２０のコンデンサ２１から電力が供給されるように制御するように構成されている。制御装置３０は、電力測定部５１により測定した外部電源５０の交流電圧の実効値に基づいて、外部電源５０から供給される電力の電力値の異常を判断する。具体的には、制御装置３０は、取得した外部電源５０の電力値が所定のしきい値より小さい場合に異常であると判断する。
The
電力変換部２０のコンデンサ２１は、第１変換部２２および第２変換部２３の間に設けられている。そして、電力変換部２０のコンデンサ２１は、異常時に制御装置３０に直流電力を供給するように構成されている。
The
（起動時の回路動作）
次に、図３～図５を参照して、本実施形態による発電システム１００の起動時の回路動作について説明する。
(Circuit operation at start-up)
Next, the circuit operation at the start-up of the
図３に示すように、発電システム１００が起動される際に、スイッチ６１が開状態、スイッチ７１が閉状態、スイッチ８２が開状態、スイッチ８３が閉状態にされる。これにより、外部電源５０から制御用の電力が制御装置３０に供給される。また、充電回路７０を介してコンデンサ２１に電力が供給されて、コンデンサ２１が充電される。
As shown in FIG. 3, when the
図４に示すように、コンデンサ２１への充電が完了すると、発電部１０の立ち上げが開始される。この場合、スイッチ６１が開状態、スイッチ７１が開状態、スイッチ８２が開状態、スイッチ８３が閉状態にされる。これにより、外部電源５０から制御用の電力が制御装置３０に引き続き供給される。
As shown in FIG. 4, when charging of the
図５に示すように、発電部１０の立ち上げ途中に外部電源５０に異常が発生した場合、スイッチ６１が閉状態、スイッチ７１が開状態、スイッチ８２が開状態、スイッチ８３が開状態にされる。これにより、コンデンサ２１から電力供給回路６０を介して制御装置３０に制御用電力が供給される。そして、発電が停止に移行されるように制御される。
As shown in FIG. 5, if an abnormality occurs in the
（運転時の回路動作）
次に、図６～図８を参照して、本実施形態による発電システム１００の運転時の回路動作について説明する。
(Circuit operation during operation)
Next, the circuit operation during operation of the
図６に示すように、発電システム１００の運転時は、スイッチ６１が開状態、スイッチ７１が開状態、スイッチ８２が閉状態、スイッチ８３が閉状態にされる。これにより、発電部１０から電力変換部２０を介して制御用の電力が制御装置３０に供給される。また、発電部１０により発電された電力が電力変換部２０により変換されて外部電源５０に出力される。
As shown in FIG. 6, when the
図７に示すように、発電部１０の運転時に外部電源５０に異常が発生した場合、スイッチ６１が開状態、スイッチ７１が開状態、スイッチ８２が閉状態、スイッチ８３が開状態にされる。これにより、発電システム１００と外部電源５０（系統電源）とが切り離される。また、発電部１０により発電された電力が電力変換部２０により変換されて制御装置３０に供給される。つまり、外部電源５０（系統電源）の異常時は、発電システム１００が待機運転に移行されて発電運転が継続される。また、発電システム１００により消費する電力を発電システム１００自身により発電を行う状態となる。
As shown in FIG. 7, if an abnormality occurs in the
図８に示すように、待機運転時に電力変換部２０に異常が発生した場合、スイッチ６１が閉状態、スイッチ７１が開状態、スイッチ８２が閉状態、スイッチ８３が開状態にされる。これにより、コンデンサ２１から電力供給回路６０を介して制御装置３０に制御用電力が供給される。そして、発電が停止に移行されるように制御される。
As shown in FIG. 8, if an abnormality occurs in the
なお、待機運転時に外部電源５０の異常が解消した場合、図６に示す状態に復帰する。これにより、発電運転が再開する。
If the abnormality in the
（発電停止時の回路動作）
次に、図９および図１０を参照して、本実施形態による発電システム１００の発電停止時の回路動作について説明する。
(Circuit operation when power generation stops)
Next, the circuit operation of the
図９に示すように、発電停止動作が開始されると、スイッチ６１が開状態、スイッチ７１が開状態、スイッチ８２が開状態、スイッチ８３が閉状態にされる。これにより、外部電源５０から制御用の電力が制御装置３０に引き続き供給される。
As shown in FIG. 9, when the power generation stopping operation is started, switch 61 is open,
図１０に示すように、発電停止動作の途中に外部電源５０に異常が発生した場合、スイッチ６１が閉状態、スイッチ７１が開状態、スイッチ８２が開状態、スイッチ８３が開状態にされる。これにより、コンデンサ２１から電力供給回路６０を介して制御装置３０に制御用電力が供給される。そして、発電が停止に移行されるように制御される。
As shown in FIG. 10, if an abnormality occurs in the
（起動処理）
次に、図１１を参照して、本実施形態による発電システム１００の起動処理について説明する。
(Start process)
Next, a startup process of the
図１１のステップＳ１おいて、制御電源用ブレーカが投入される。ステップＳ２において、制御電源が立ち上がる。ステップＳ３において、発電システム１００の装置が起動される。
In step S1 of FIG. 11, the control power supply breaker is turned on. In step S2, the control power supply is turned on. In step S3, the devices of the
ステップＳ４において、電力変換部２０のコンデンサ２１が充電される。ステップＳ５においてコンデンサ２１の充電が完了する。ステップＳ６において、スイッチ７１が閉状態から開状態に切り替えられて、充電回路７０が切り離される。
In step S4, the
ステップＳ７において、発電部１０（燃料電池）の立ち上げが開始される。ステップＳ８において、制御装置３０は、外部電源５０（系統電源）に異常が発生したか否かを判断する。異常が発生していれば、ステップＳ１１に進み、異常が発生していなければ、ステップＳ９に進む。
In step S7, start-up of the power generation unit 10 (fuel cell) begins. In step S8, the
ステップＳ９において、発電部１０（燃料電池）の立ち上げが完了される。ステップＳ１０において、系統連系運転が開始される。その後、起動処理が終了される。 In step S9, start-up of the power generation unit 10 (fuel cell) is completed. In step S10, grid-connected operation is started. Then, the start-up process is terminated.
ステップＳ１１において、電力変換部２０のコンデンサ２１から制御装置３０に制御電源が供給される。つまり、スイッチ６１が閉状態とされて、電力供給回路を介してコンデンサ２１から制御装置３０に電力が供給される。ステップＳ１２において、制御装置３０は、発電停止処理を行う。つまり、制御装置３０は、補機４０を制御することにより発電部１０への燃料ガスの供給を停止する制御を行う。ステップＳ１３において、発電が停止される。その後、起動処理が終了される。
In step S11, a control power source is supplied from the
（運転時処理）
次に、図１２を参照して、本実施形態による発電システム１００の運転時処理について説明する。
(Processing during operation)
Next, the operation process of the
図１２のステップＳ２１おいて、系統連系運転が行われている。ステップＳ２２において、制御装置３０は、外部電源５０（系統電源）に異常が発生したか否かを判断する。異常が発生していれば、ステップＳ２３に進み、異常が発生していなければ、ステップＳ２２の判断を繰り返す。
In step S21 of FIG. 12, grid-connected operation is being performed. In step S22, the
ステップＳ２３において、待機運転に移行する。つまり、発電システム１００により消費する電力を発電システム１００自身により発電を行う状態となる。ステップＳ２４において、制御装置３０は、電力変換部２０に異常が発生したか否かを判断する。異常が発生していれば、ステップＳ２６に進み、異常が発生していなければ、ステップＳ２５に進む。
In step S23, the system transitions to standby operation. In other words, the
ステップＳ２５において、外部電源５０（系統電源）の異常が復旧したか否かを判断する。異常が復旧すれば、ステップＳ２１に戻り、系統連系運転が再開される。異常が復旧しなければ、ステップＳ２４に戻る。 In step S25, it is determined whether the abnormality in the external power source 50 (grid power source) has been resolved. If the abnormality has been resolved, the process returns to step S21, and grid-connected operation is resumed. If the abnormality has not been resolved, the process returns to step S24.
ステップＳ２６において、電力変換部２０のコンデンサ２１から制御装置３０に制御電源が供給される。つまり、スイッチ６１が閉状態とされて、電力供給回路を介してコンデンサ２１から制御装置３０に電力が供給される。ステップＳ２７において、制御装置３０は、発電停止処理を行う。つまり、制御装置３０は、補機４０を制御することにより発電部１０への燃料ガスの供給を停止する制御を行う。ステップＳ２８において、発電が停止される。その後、運転時処理が終了される。
In step S26, a control power source is supplied from the
（発電停止処理）
次に、図１３を参照して、本実施形態による発電システム１００の発電停止処理について説明する。
(Power generation stop processing)
Next, the power generation stopping process of the
図１２のステップＳ３１おいて、系統連系運転が行われている。ステップＳ３２において、系統連系が解除される。具体的には、スイッチ８２が開状態とされる。ステップＳ３３において、制御装置３０は、発電部１０（燃料電池）の発電停止処理を開始する。
In step S31 of FIG. 12, grid-connected operation is performed. In step S32, grid-connected operation is released. Specifically, switch 82 is opened. In step S33, the
ステップＳ３４において、制御装置３０は、外部電源５０（系統電源）に異常が発生したか否かを判断する。異常が発生していれば、ステップＳ３６に進み、異常が発生していなければ、ステップＳ３５に進む。ステップＳ３５において、発電部１０による発電運転が完了し、発電が停止される。その後、発電停止処理が終了される。
In step S34, the
ステップＳ３６において、電力変換部２０のコンデンサ２１から制御装置３０に制御電源が供給される。つまり、スイッチ６１が閉状態とされて、電力供給回路を介してコンデンサ２１から制御装置３０に電力が供給される。ステップＳ３７において、制御装置３０は、発電停止処理を行う。つまり、制御装置３０は、補機４０を制御することにより発電部１０への燃料ガスの供給を停止する制御を引き続き行う。ステップＳ３８において、発電が停止される。その後、発電停止処理が終了される。
In step S36, a control power source is supplied from the
（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effects of this embodiment)
In this embodiment, the following effects can be obtained.
本実施形態では、上記のように、異常時に電力変換部２０のコンデンサ２１の電力を制御装置３０に供給する電力供給回路６０を設ける。これにより、外部電源５０の電力の供給に不具合が生じた場合でも、電力変換部２０のコンデンサ２１から制御装置３０に電力を供給することができる。その結果、蓄電池を別途設けることなく、外部電源５０の電力の供給に不具合が生じた異常時でも、発電部１０の動作を停止させる停止制御を行うことができる。
In this embodiment, as described above, a
また、本実施形態では、上記のように、電力変換部２０のコンデンサ２１は、変換する電力を平滑化する平滑コンデンサである。これにより、電力の平滑化に用いる電力変換部２０の平滑コンデンサに蓄えられた電力を、異常時に制御装置３０に供給することができる。
In addition, in this embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、制御装置３０を、発電部１０への燃料ガスの供給を制御するとともに、異常時に電力供給回路６０を介して電力変換部２０のコンデンサ２１から電力が供給されて発電部１０への燃料ガスの供給を停止する制御を行うように構成する。これにより、発電部１０の起動時、発電時または停止時に、異常が発生した場合でも、電力変換部２０のコンデンサ２１からの電力により駆動する制御装置３０により燃料ガスの供給を確実に停止させることができる。
In addition, in this embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、制御装置３０を、起動時または停止時に外部電源５０から電力が供給され、起動時または停止時に外部電源５０の異常が発生した場合に、電力供給回路６０を介して電力変換部２０のコンデンサ２１から電力が供給されるように構成する。これにより、起動時または停止時に外部電源５０に異常が発生した場合に、制御装置３０への電力の供給元を外部電源５０から電力変換部２０のコンデンサ２１に切り替えて、制御装置３０への電力の供給を継続することができるので、起動時または停止時に制御装置３０による発電部１０の制御を継続して行うことができる。
In addition, in this embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、制御装置３０を、起動時または停止時に外部電源５０から供給される電力の電力値の異常に基づいて、外部電源５０との接続を切り離すとともに、電力供給回路６０を制御して、電力変換部２０のコンデンサ２１から電力が供給されるように制御するように構成する。これにより、外部電源５０から供給される電力の電力値の異常に基づいて、起動時または停止時に制御装置３０の電力の供給源を迅速に電力変換部２０のコンデンサ２１に切り替えることができる。
In addition, in this embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、起動時に外部電源５０から電力変換部２０のコンデンサ２１に電力を供給する充電回路７０を設け、電力供給回路６０および充電回路７０を、電力変換部２０のコンデンサ２１と制御装置３０との間に並列に設ける。これにより、起動時に充電回路７０を介して電力変換部２０のコンデンサ２１に充電することができるので、起動途中に異常が発生した場合でも、電力変換部２０のコンデンサ２１に充電された電力を充電回路７０と並列に設けられた電力供給回路６０を介して制御装置３０に供給することができる。
In addition, in this embodiment, as described above, a charging
また、本実施形態では、上記のように、電力変換部２０のコンデンサ２１を、第１変換部２２および第２変換部２３の間に設け、異常時に制御装置３０に直流電力を供給するように構成する。これにより、電力変換部２０のコンデンサ２１から供給する電力を直流に変換することなく、そのまま制御装置３０に供給することができる。
In addition, in this embodiment, as described above, the
（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
(Modification)
It should be noted that the embodiments disclosed herein are illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the claims, not by the description of the embodiments above, and further includes all modifications (variations) within the meaning and scope of the claims.
たとえば、上記実施形態では、発電部として燃料電池が用いられる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、発電部として燃料電池以外を用いてもよい。たとえば、水素以外のガスを化学反応させることにより発電してもよい。 For example, in the above embodiment, a fuel cell is used as the power generation unit, but the present invention is not limited to this. In the present invention, a device other than a fuel cell may be used as the power generation unit. For example, electricity may be generated by chemically reacting a gas other than hydrogen.
また、上記実施形態では、異常時に電力変換部の平滑コンデンサから制御部に電力を供給する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、電力変換部において平滑用以外に用いられるコンデンサから、異常時に制御部に電力を供給してもよい。 In addition, in the above embodiment, an example of a configuration in which power is supplied from the smoothing capacitor of the power conversion unit to the control unit in the event of an abnormality has been shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, power may be supplied to the control unit in the event of an abnormality from a capacitor in the power conversion unit that is used for purposes other than smoothing.
また、上記実施形態では、電力供給回路と、充電回路とが並列に別個に設けられている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、充電回路と電力供給回路とを一体的に設けてもよい。 In addition, in the above embodiment, an example of a configuration in which the power supply circuit and the charging circuit are provided separately in parallel is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the charging circuit and the power supply circuit may be provided integrally.
また、上記実施形態では、異常時に電力変換部の１つのコンデンサから制御部に電力を供給する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、異常時に電力変換部の複数のコンデンサから制御部に電力を供給するようにしてもよい。 In addition, in the above embodiment, an example of a configuration in which power is supplied to the control unit from one capacitor of the power conversion unit in the event of an abnormality has been shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, power may be supplied to the control unit from multiple capacitors of the power conversion unit in the event of an abnormality.
また、上記実施形態では、説明の便宜上、制御装置（制御部）の処理動作を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部の処理動作を、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。 In the above embodiment, for convenience of explanation, the processing operation of the control device (control unit) is described using a flow-driven flowchart in which the processing is performed in sequence according to a processing flow, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the processing operation of the control unit may be performed by event-driven processing in which processing is performed on an event-by-event basis. In this case, the processing may be performed completely event-driven, or event-driven and flow-driven may be combined.
１０ 発電部
２０ 電力変換部
２１ コンデンサ
２２ 第１変換部
２３ 第２変換部
３０ 制御装置（制御部）
５０ 外部電源
６０ 電力供給回路
７０ 充電回路
１００ 発電システム
REFERENCE SIGNS
50
Claims (7)
コンデンサを含み、前記発電部により発電された電力を変換する電力変換部と、
前記発電部の制御を行う制御部と、
異常時に前記電力変換部の前記コンデンサの電力を、発電を停止させる制御が終了するまで前記制御部に供給する電力供給回路と、を備え、
前記制御部は、起動時または停止時に外部電源から電力が供給され、起動時または停止時に前記外部電源の異常が発生した場合に、前記電力供給回路を介して前記電力変換部の前記コンデンサから電力が供給されるように構成されている、発電システム。 A power generation unit that generates electricity;
a power conversion unit including a capacitor and converting the power generated by the power generation unit;
A control unit that controls the power generation unit;
a power supply circuit that supplies the power of the capacitor of the power conversion unit to the control unit in the event of an abnormality until control for stopping power generation is completed ;
The control unit is configured to receive power from an external power source at the time of startup or shutdown, and to receive power from the capacitor of the power conversion unit via the power supply circuit if an abnormality occurs in the external power source at the time of startup or shutdown.
前記制御部は、前記燃料電池への燃料ガスの供給を制御するとともに、異常時に前記電力供給回路を介して前記電力変換部の前記コンデンサから電力が供給されて前記燃料電池への燃料ガスの供給を停止する制御を行うように構成されている、請求項１または２に記載の発電システム。 the power generation unit includes a fuel cell that receives a fuel gas and generates electricity by causing a chemical reaction of the fuel gas;
The power generation system of claim 1 or 2, wherein the control unit is configured to control the supply of fuel gas to the fuel cell and, in the event of an abnormality, to control the supply of power from the capacitor of the power conversion unit via the power supply circuit to stop the supply of fuel gas to the fuel cell.
前記電力供給回路および前記充電回路は、前記電力変換部の前記コンデンサと前記制御部との間に並列に設けられている、請求項１～４のいずれか１項に記載の発電システム。 a supply path for supplying power from an external power source to a control unit, and a charging circuit for supplying power from the external power source to the capacitor of the power conversion unit via the supply path at the time of startup;
5. The power generation system according to claim 1 , wherein the power supply circuit and the charging circuit are provided in parallel between the capacitor of the power conversion unit and the control unit.
前記電力変換部の前記コンデンサは、前記第１変換部および前記第２変換部の間に設けられ、異常時に前記制御部に直流電力を供給するように構成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の発電システム。 the power conversion unit includes a first conversion unit that converts a voltage of DC power generated by the power generation unit, and a second conversion unit that converts the DC power output from the first conversion unit into AC power;
The power generation system according to any one of claims 1 to 5, wherein the capacitor of the power conversion unit is provided between the first conversion unit and the second conversion unit and is configured to supply DC power to the control unit in the event of an abnormality .
前記発電部の制御を行う制御部と、
異常時に前記電力変換部の前記コンデンサの電力を、発電を停止させる制御が終了するまで前記制御部に供給する電力供給回路と、を備え、
前記制御部は、起動時または停止時に外部電源から電力が供給され、起動時または停止時に前記外部電源の異常が発生した場合に、前記電力供給回路を介して前記電力変換部の前記コンデンサから電力が供給されるように構成されている、電力変換装置。 a power conversion unit including a capacitor and converting the power generated by the power generation unit;
A control unit that controls the power generation unit;
a power supply circuit that supplies the power of the capacitor of the power conversion unit to the control unit in the event of an abnormality until control for stopping power generation is completed ;
The control unit is configured to receive power from an external power source at the time of startup or shutdown, and to receive power from the capacitor of the power conversion unit via the power supply circuit if an abnormality occurs in the external power source at the time of startup or shutdown.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019221801A JP7472479B2 (en) | 2019-12-09 | 2019-12-09 | Power generation system and power conversion device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019221801A JP7472479B2 (en) | 2019-12-09 | 2019-12-09 | Power generation system and power conversion device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021093793A JP2021093793A (en) | 2021-06-17 |
| JP7472479B2 true JP7472479B2 (en) | 2024-04-23 |
Family
ID=76310982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019221801A Active JP7472479B2 (en) | 2019-12-09 | 2019-12-09 | Power generation system and power conversion device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7472479B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7814179B2 (en) * | 2022-02-04 | 2026-02-16 | 新電元工業株式会社 | Grid interconnection device and power conditioner |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007228728A (en) | 2006-02-23 | 2007-09-06 | Nippon Oil Corp | Emergency power system using fuel cell |
| JP2008108484A (en) | 2006-10-24 | 2008-05-08 | Aisin Seiki Co Ltd | Fuel cell system |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3473174B2 (en) * | 1995-05-25 | 2003-12-02 | 富士電機株式会社 | Power converter for fuel cell power plant |
| JP2015006074A (en) * | 2013-06-21 | 2015-01-08 | 株式会社ノーリツ | Power conversion device |
| JP6716439B2 (en) * | 2016-11-28 | 2020-07-01 | 京セラ株式会社 | Power supply device, control method thereof, and power supply system |
-
2019
- 2019-12-09 JP JP2019221801A patent/JP7472479B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007228728A (en) | 2006-02-23 | 2007-09-06 | Nippon Oil Corp | Emergency power system using fuel cell |
| JP2008108484A (en) | 2006-10-24 | 2008-05-08 | Aisin Seiki Co Ltd | Fuel cell system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021093793A (en) | 2021-06-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2003243011A (en) | Fuel cell power generating system | |
| CN102742140A (en) | Power inverter with multi-fed onboard power supply | |
| JP2010142076A (en) | Independent operation system utilizing generation power supply unit for energy storage and emergency | |
| JP2013042627A (en) | Dc power supply control device and dc power supply control method | |
| JP2014011057A (en) | Solid polymer type fuel cell system | |
| JP6208660B2 (en) | Solid oxide fuel cell system | |
| KR100902508B1 (en) | Power control device and its operation method | |
| JPH08162136A (en) | Fuel cell generator | |
| KR20160041062A (en) | Power control method for ship | |
| JP7472479B2 (en) | Power generation system and power conversion device | |
| KR101435388B1 (en) | System for initial charging of smoothing capacitor of fuel cell | |
| JP2013115946A (en) | Power supply system | |
| JP5450685B2 (en) | Power converter | |
| JP6391473B2 (en) | Battery system | |
| JP2008005565A (en) | Power supply device with uninterruptible power supply function | |
| JP2013078183A (en) | Power generation system | |
| KR20130051772A (en) | Power applying apparatus and method for controlling connecting photovoltaic power generating apparatus | |
| KR100768849B1 (en) | Power supply system and method for grid-connected fuel cell system | |
| JP6479516B2 (en) | Input control power storage system | |
| JP2003203663A (en) | Fuel cell power generating system | |
| CN115764840A (en) | Multi-power-supply output device of fuel cell and operation method thereof | |
| JP7113693B2 (en) | power supply system | |
| JP2012196024A (en) | Electric power controller and electric power control method | |
| KR20190012881A (en) | Inverter and fuel cell system using it | |
| JP2022146129A (en) | Pumped storage power generation system, control apparatus, and control method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221114 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230614 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230620 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230810 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231114 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231214 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240312 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240325 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7472479 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |